Высокая коррозионная стойкость благородных металлов позволяет применять их в самых жестких условиях работы. Благородные металлы отличаются химической стойкостью против воздействия кислот, щелочей, солей и газов, оксидных расплавов (даже при высоких температурах).

Иридий обладает высокой жаропрочностью. При испытаниях на ползучесть было выявлено, что жаропрочность иридия при 2300˚С значительно выше, чем жаропрочность платины при 1600˚С. Однако, при этом следует учитывать, что в окислительной атмосфере жаропрочные свойства иридия резко снижаются. Поэтому нежелательно использование изделий из иридия в сильноокислительных воздушных атмосферах при высоких температурах.

Номенклатура:

• Контейнеры и приспособления для выращивания оксидных монокристаллов
• Свечи зажигания
• Диски для дефектоскопии и диагностики в медицине
• Полуфабрикаты
• Химические соединения

Применение в промышленности и способы производства.

Высокая коррозионная стойкость благородных металлов позволяет применять их в самых жестких условиях работы. Благородные металлы отличаются химической стойкостью против воздействия кислот, щелочей, солей и газов, оксидных расплавов (даже при высоких температурах). Если расположить эти металлы в порядке понижения относительной коррозионной стойкости в кислотах, щелочах и окислителях, получим следующий ряд: иридий, рутений, родий, осмий, золото, платина, и серебро.

Также иридий обладает высокой жаропрочностью. В частности, при испытаниях на ползучесть было выявлено, что жаропрочность иридия при 2300˚ С значительно выше, чем жаропрочность платины при 1600˚С. Однако, при этом следует учитывать, что в окислительной атмосфере жаропрочные свойства иридия резко снижаются. Поэтому нежелательно использование изделий из иридия в сильноокислительных воздушных атмосферах при высоких температурах.

Технологии переработки иридиевых материалов и изготовления изделий из иридия.

В настоящее время разработана технологическая схема переработки различных видов иридиевого сырья как минерального, так и вторичного.
За счет использования оригинальных процессов пирометаллургического рафинирования и гидрометаллургического аффинажа в сжатые сроки — от 10 дней по лому изделий и до 45 дней по минеральному сырью (шлиховая платина) удается получить слитки иридия, химический состав которых представлен в таблице № 1.

Таблица № 1
Концентрации примесей в иридии по ОСТ 117—17–99

Марка иридия	Содержание химических элементов, % (масс)
	Ir не менее	Содержание, х 10–4
		Сумма Pt-х Ме	Au	Pb	Fe	Si	Mg	Al	Ag	Ni	Cu	Sn	Ti	Сумма не более
ИАСл-0	99,98	10	2	4	5	2	1	4	2	1	3	2	2	20
ИАСл-1	99,95	20	2	5	10	2	1	5	2	2	5	2	5	50
ИАСл-2	99,90	45	2	10	10	5	3	5	5	5	10	2	10	100

Полученные после электронно-лучевой плавки слитки или монокристаллы являются исходной заготовкой для получения разнообразных изделий из иридия методом металлообработки и сварки.

Из всех методов получения изделий из иридия: порошковой металлургией, гальванопластикой только метод металлообработки высокачественной заготовки иридия (слиток после электронно-лучевой плавки или монокристалл иридия) с помощью пластической деформации и последующей электродуговой сварки позволяет получать всю номенклатуру изделий (слитки, пластины, прокат, фольгу, пруток, проволоку, диски, тепловые экраны, затравкодержатели, тигли, фильеры) из иридия максимально высокого качества.

Использование иридия

Контейнеры и приспособления для выращивания оксидных монокристаллов

Одно из основных применений иридия — использование его в качестве контейнерного материала в производстве оксидных монокристаллов галийгадолиниевых и алюмоиттриевых гранатов, сапфира, лангасита, ланготата, где температура выращивания колеблется от 1500°C до 2100°С, процесс протекает в нейтральной или слабоокислительной атмосфере несколько суток, а при кристаллизации оксидного расплава тигель испытывает значительные механические нагрузки.

В качестве методов, используемых при производстве оксидных кристаллов, применяются процессы: Чохральского, Бриджмана, Степанова, при этом используется разнообразнейшая по геометрии оснастка из иридия. Кроме непосредственно тиглей необходимо изготавливать тепловые экраны различной конфигурации, затравкодержатели, фильеры и т.д. На рис. № 1, № 2 представлены изделия из иридия.

Рис. № 1
Затравкодержатели из иридия для выращивания оксидных кристаллов методом Чохральского.

Рис. № 2
Оснастка для выращивания оксидных монокристаллов в виде пластин методом Степанова.

Как уже говорилось выше, наиболее предпочтительным методом изготовления тиглей и другой оснастки из иридия является металлообработка.

Результаты сравнительных испытаний иридиевых тиглей, полученных различными методами изготовления (тигли полученные методом гальванопластики, сварные тигли, полученные из слитка методом электронно-лучевой плавки и монокристалла) представлены в таблице № 2. При выращивании кристаллов представленных в таблице использовался метод Чохральского.

Таблица № 2
Эксплуатационная стойкость иридиевых тиглей различных технологий изготовления
при выращивании оксидных кристаллов методом Чохральского.

№ п/п	Размер тиглей, мм	Тип выращиваемого	Количество используемых тиглей	Температура процесса оС	Средняя/максимальная эксплуатационная стойкость тиглей, и
					Гальвани-ческие	Сварные металл ЭЛП	Сварные из моно-кристалла
1	2	3	4	5	6	7	8
1.	150х(2÷2,5)х150 175х2х175	Галлий-гадолитовые граниты (ГГГ)	39	до 1900	1950/3600	2500/5000	—
2.	100х1х100	ГГГ	8	до 1900	—	1850/2640	—
3.	120х2х120 150х2х150	ГГГ	9	до 1900	103/190	1620/1900	—
4.	85/75х1х80 120х2х120 80х2х80	Алюмо-иттриевые гранаты (АИГ)	> 100	до 2100	120/500	800/1500	1000/2000
5.	120х2х120 180х2х180	Лангасит, ланганит, ланготат	> 20	до 1550	—	6000÷7000 /10000	—

Как следует из таблицы, сварные тигли, полученные из металла электронно-лучевого переплава, обладают значительно большим эксплуатационным ресурсом в сравнении с тиглями, полученными методом гальванопластики, в связи с более высокими физико-механическими свойствами этих контейнеров.

Тигли изготовленные из монокристаллического иридия показывают эксплуатационные свойства выше, но достаточно близкие к свойствам тигля полученных из металла электронно-лучевого переплава. В то же время стоимость изготовления изделий из иридия ЭЛП существенно ниже стоимости изготовления изделий из монокристалла иридия, полученного методом бестигельной электронной зонной плавки.

Свечи зажигания

Еще одна область применения, где в полной мере используются уникальные свойства иридия — это изготовление наконечников для свечей зажигания, используемых в двигателях внутреннего сгорания. В этом случае ресурс свечи достигает до 300 тыс. км без замены, при этом снижается расход топлива и повышается ресурс работы двигателя.

Результаты стендовых испытаний контакт-деталей из иридия, сплава Ir +40% Rh по сравнению с обычным электродом из сплава Pt+10%Ni приведены на рис. № 3.

Рис. № 3
Результаты сравнительных испытаний электродов
свечей зажигания из различных материалов.

Из результатов испытаний следует, что наименьший износ (убыль длины центрального электрода от времени работы ДВС) показал сплав IrRh40. Износ электрода сплава оказался на полпорядка ниже, чем для сплава PtNi10 и в 2 раза ниже чем для электрода Ir 99,95.
Освоен выпуск электродов из иридия и сплавов на его основе в виде сфер 0,5—1мм, цилиндров 0,7—1ммх0,5—1мм.

Диски для дефектоскопии и диагностики в медицине

Изотоп Ir192 c периодом полураспада 74 суток в виде дисков Ø от 0,5 до 4 мм и толщиной от 0,12 до 1 мм. используется в дефектоскопии и медицине.

К иридиевым дискам, поступающим в реактор на облучение, предъявляются достаточно жесткие требования:

• по геометрической форме, прежде всего, по толщине диска допуск не должен превышать 10 мкм (для толщин от 0,3 до 0,125 мм);
• по шероховатости поверхности дисков, которая должна быть не более 0,25 мкм;
• диски не должны выкрашиваться при облучении, сборке и эксплуатации с целью предотвращения экологического загрязнения.

Для устранения вогнутости иридиевых дисков был спроектирован и изготовлен инструмент, позволяющий исключить при вырубке сильный изгиб и растяжение волокон иридия.

Установлено, что размер зерна оказывает существенное влияние на качество дисков при их изготовлении, чем мельче зерно, тем более технологичен металл, тем меньше выкрашивание кромок и вогнутость дисков.

Разработана технология обеспечивающая требуемый размер зерна на всех стадиях процесса производства дисков.

Кроме того, разработана уникальная технология изготовления дисков Ир-99,9 в алюминиевой обечайке. У этих изделий отсутствует зеренное выкрашивание кромок дисков, так как их торец полностью закрыт алюминием. В таблице № 3 представлены основные размеры выпускаемых дисков.

Таблица № 3

№ п/п	Материал	Геометрические размеры с предельными отклонениями по ним		Масса (справочно) 1000 шт, г
		Диаметр, мм	Толщина, мм
1	И-99,9	2,0-0,1	0,125-0,02	8,5
2	И-99,9	2,0-0,1	0,15-0,02	10,6
3	И-99,9	2,0-0,1	0,2-0,02	14,1
4	И-99,9	2,0-0,1	0,25-0,02	17,6
5	И-99,9	2,0-0,12	2,0+0,2/-0,1	140,8
6	И-99,9	2,7±0,06	0,125+0,01	16,0
7	И-99,9	2,7±0,06	0,15+0,01	19,3
8	И-99,9	3,0±0,06	0,125-0,02	19,1
9	И-99,9	3,0±0,06	0,2-0,02	31,7
10	И-99,9	3,0±0,06	0,25-0,02	39,6
11	И-99,9	3,0±0,06	0,33-0,02	52,6
12	И-99,9	3,0-0,12	3,0±0,2	475,2
13	И-99,9	3,0-0,1	0,5±0,5	79,2
14	И-99,9	3,5-0,1	0,2-0,02	43,4
15	И-99,9	4,0-0,1	0,2±0,02	56,3
16	И-99,9	4,0-0,1	0,5±0,5	140,8
17	И-99,9	6,0-0,1	0,5±0,5	316,8
18	Биметалл И99,9+Ал	Ир 2,0+0,02 Ал 3,0–0,1х2,0+0,1	0,33-0,02 0,33-0,02	23,4 – масса Ир 3,5 – масса Ал 26,9 – общая масса

Полуфабрикаты

Описанные выше технологии переработки иридия позволяют изготавливать высококачественные иридиевые полуфабрикаты, которые могут в дальнейшем с успехом использоваться для производства различных видов изделий:

• слитки иридия выпускаются следующих марок: ИАСл-0, ИАСл-1, ИАСл-2, массой от 700 до 7000г;
• проволока иридия выпускается диаметром от 0.06 до 6 мм.
• полосы из иридия толщиной от 0,1 до 3 мм. выпускаются в мягком (отожженная) и твердом (неотожженная) состояниях;
• фольга листовая из иридия выпускается толщиной от 0,01 до 0,09 мм.

Химические соединения

Химические соединения иридия, такие как гексахлориридиеая кислота, хлорид иридия и т.д. используются для получения окисноиридиевых анодов в установках опреснения воды, нанесения иридиевых покрытий, в производстве иридиево-никилевых катализаторов для химической промышленности